CN104646390A - 高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法 - Google Patents

高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法 Download PDF

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游涛
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Abstract

本发明涉及一种高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,包括步骤:预分选、破碎处理、油水分离、水解酸化和厌氧发酵;将厌氧发酵产生的一部分沼气通过氧化装置来产生热量,另一部分沼气经沼气净化系统处理;将厌氧发酵产生的消化液进行固液分离,产生沼渣和沼液,其中沼渣通风堆放后用作有机肥,沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到水解酸化装置内循环利用。本发明综合处理方法能有效地回收餐厨垃圾中可再生利用的资源,减少其对环境资源的占用和污染,获得了良好的经济和社会效益,使资源循环得到了很好的利用。

Description

高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及垃圾的综合处理利用,特别涉及餐厨垃圾的资源化处理,尤其涉及回收利用餐厨垃圾的综合处理方法。
[0002]【背景技术】
一分钟前还是佳肴,一分钟后成了垃圾。餐厨垃圾的产量越来越大,估计占城市生活垃圾总量的50%以上;餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等;从化学组成上来看,包括淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐。餐厨垃圾主要特点是有机物含量丰富、水分含量高、极易腐烂变质,散发恶臭,其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响,并且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质,其危害直接影响城市的市容卫生,导致虫害、鼠害,甚至疾病传播;更为严重的是,部分餐厨垃圾未经处理而加工成“地沟油”进入市场或流向地下养殖场成为饲料,严重威胁着人民的生命健康。
[0003] 营养丰富的餐厨垃圾本来可以是宝贵的可再生资源。但由于没有恰当的技术和方法,不仅没有被有效回收利用,反而造成严重的环境污染,并且成为影响食品安全和生态安全的危险源,如“垃圾肉”问题、“地沟油”问题。
[0004]目前国内外餐厨垃圾的主要处理方式包括:焚烧、堆肥、填埋、制作饲料和厌氧发酵,兹简单说明如下:
①焚烧处理:减容效果好,有的发达国家采用这种方法,然而,由于其水分含量高和热值低,不但不能满足垃圾焚烧发电的发热量要求,反而会极大地增加处理成本,同时由于不完全燃烧而产生的气体固体产物如二恶英排放后会危害人类的健康;
②堆肥处理:由于其含水率高达80%,需要加入其他辅料,这不仅增大了处理量和占地面积,而且会影响到肥效及其品质;
③填埋:资源化水平极低,占用宝贵的土地资源,还增加了渗滤液的产生量和存在不均匀沉降可能,从而对填埋场造成危害,直接影响到地下水和大气等自然资源,造成二次污染,危害人类的健康,导致大量有机物的浪费;
④将其制成蛋白饲料:被认为是资源化处理餐厨垃圾的一种方式,但最新的研究表明,用餐厨垃圾制作动物饲料对人类也存在安全隐患和潜在风险;
⑤厌氧发酵方法:是利用生物降解作用,将其中的有机物转化为沼气作为能源,经过厌氧发酵后沼渣、沼液得到稳定化处理,可以作为优质的有机肥。
[0005] 基于现有这些技术,人们也发明了多种不同的处理工艺方法和设备,比较典型的例如:
申请号201010224280.6,名称为《利用餐厨垃圾制气制肥的综合处理方法》的中国发明专利,公开了一种工艺流程:包括使用震动格栅的粗分选、破碎处理、匀质处理和厌氧发酵;将厌氧发酵产生的沼气经沼气净化系统处理;将厌氧发酵产生的消化液进行固液分离,产生沼渣和沼液,其中沼渣通风堆放后用作有机肥,沼液进行蒸发浓缩,生成的浓缩液可直接作为普通的有机肥使用,或者是加工成专用肥来使用。现有技术对餐厨垃圾中的油脂没有很好的处理方案,或回避了相关环节;另外对水解酸化阶段与产甲烷阶段所需的最适当的温度没有有效的控制方法,或者控制方法差,需要外购能源且能耗大,如申请号201010224280.6的发明专利说明书之0030段提到的:“其外部采用热水伴热装置对该厌氧消化装置进行保温”,但没有产生热量的方法,需要外购热能;以及对水解酸化阶段与产甲烷阶段所需的不同环境条件没有分开处理,导致有机物降解速度慢,产气率低。
[0006]【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,能有效地回收餐厨垃圾中可再生利用的资源,减少其对环境资源的占用和污染,获得良好的经济和社会效益,使资源循环得到了很好的利用。
[0007] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是:
一种高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,包括如下步骤:
A、预分选:将待处理的餐厨垃圾进行预分选,得到有机物类和非有机物类的餐厨垃圾,非有机物类的餐厨垃圾包括塑料、金属、玻璃和/或打火机;
B、破碎处理:将经过步骤A预分选后的有机物类餐厨垃圾再用机械破碎方式,破碎成餐厨垃圾浆液;
C、油水分离:将步骤B处理后的餐厨垃圾浆液进行油水分离;油脂在餐厨垃圾浆液中以游离态和固态存在;对于餐厨垃圾浆液中的游离态油脂直接采用油水分离的方式,根据水与油脂的密度不同,利用温度的高低变化,实现油脂从水中的分离;对于餐厨垃圾浆液中的固态油脂先采用高温析出的方法,使固态的油脂变为游离态的油脂,再采用油水分离的方式进行分离;分离出来的油脂作为工业原料出售或制取具有经济价值的产品;
D、水解酸化:将步骤C经油水分离的餐厨垃圾浆液输送至水解酸化装置内进行水解酸化,在所述餐厨垃圾浆液水解酸化过程中创造出并控制最适宜水解酸化菌发挥活性的环境条件,即水解酸化过程的温度控制为30°C〜35°C,水解酸化过程的pH值控制在5.2〜6.3;
E、厌氧发酵:将步骤D经水解酸化的餐厨垃圾浆液输送至厌氧消化装置内进行厌氧发酵,厌氧发酵过程的温度控制为55°C〜60°C ;所述餐厨垃圾浆液经厌氧发酵后得到沼气和消化液;
F1、沼气氧化产热:将步骤E产生的一部分沼气通过氧化装置来产生热量,该热量用来作为回收利用的能量;该热量用于控制步骤C油水分离时温度高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时高温所消耗的能量,和/或用于控制步骤D的水解酸化过程需要保持一定温度时所消耗的能量,和/或用于控制步骤E的厌氧发酵过程需要保持一定温度时所消耗的倉;
F2、沼气净化后用作发电或供气:将步骤E产生的另一部分沼气经沼气净化系统处理,使其满足沼气发电机组或城市燃气管网的用气要求;
G、固液分离:将步骤E产生的消化液泵入离心机,将固体物质和液体物质分离出来,产生沼渣和沼液;
H、沼渣制肥:经步骤G分离出来的沼渣通风堆放使其含水量降至60%及以下,用作有机肥;
1、沼液回送:经步骤G分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到步骤D的水解酸化装置内循环利用,不但解决了水解酸化过程中PH值稳定的问题,也解决了步骤G固液分离后沼液处理的问题。由于水解酸化过程需要一个比较稳定的弱酸性环境,即水解酸化过程的pH值需要控制在5.2〜6.3,一般水解酸化过程进行的很快,水解酸化装置的反应器内很快就会形成酸性环境,也就是说pH值在降低。尽管水解酸化菌的耐酸性很好,当其环境内的PH值过低时,水解酸化菌仍然会受到抑制,导致降解效果降低,因此在水解酸化过程中水解酸化菌需要一个比较稳定的弱酸性环境;经步骤G分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到步骤D的水解酸化装置内循环利用,就及时解决了水解酸化过程中pH值稳定的问题。
[0008] 在步骤A中使用湿式预选系统和磁力金属分离系统将待处理的餐厨垃圾进行预分选,形成有机物和非有机物的分离,其中非有机物类的塑料和/或金属回收利用,而将剩下的非有机物类的餐厨垃圾外运填埋。
[0009] 在步骤C中采用油水分离时温度的高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时的高温由步骤F1沼气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤FJS气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤C中油水分离时温度控制的能量。
[0010] 在步骤D中水解酸化过程时的温度控制由步骤匕沼气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤匕沼气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤D中水解酸化过程时温度控制的能量。
[0011] 在步骤D中,水解酸化时控制餐厨垃圾浆液的含固率为10%〜15%。
[0012] 在步骤D中,每个所述水解酸化装置每次进料为所述水解酸化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述水解酸化装置内停留时间为10〜15天。
[0013] 在步骤E中厌氧发酵过程时的温度控制由步骤匕沼气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤匕沼气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤E中厌氧发酵过程时温度控制的能量。
[0014] 在步骤E中,每个所述厌氧消化装置每次进料为所述厌氧消化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述厌氧消化装置内停留时间为10〜15天。厌氧发酵过程的pH值一般控制在6.8〜7.5。
[0015] 在步骤E中,还需要随时监测厌氧发酵过程中的各参数,包括温度、pH值、碳氮比、微量元素、沼气产量和沼气中甲烷含量,并根据这些检测数据调整厌氧发酵控制条件以达到稳定高效的消化效率。
[0016] 在步骤I之后,还包括步骤J,就是,沼液沉淀物回送:将步骤I之沼液回送的沼液池内沉淀的沼液沉淀物输送到步骤H中与沼渣一起制肥。
[0017] 同现有技术相比较,本发明高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法之有益效果在于:
1、整个工艺流程科学合理,实现了餐厨垃圾无害化处理、回收清洁沼气能源、制取固态有机肥产品,实现了资源的彻底循环利用;
2、整个工艺流程将环保、能源、农业各方面科学、合理地有机串联起来,进行餐厨垃圾综合治理,同时实现了餐厨垃圾的减量化、能源化、资源化、无害化;在取得经济效益、社会效益的同时,为循环经济打下了坚实的基础;
3、将一部分沼气进行沼气氧化产热的步骤工艺流程,并在该步骤工艺流程中巧妙地借用煤矿技术领域中的“煤矿乏风甲烷氧化装置”作为本发明的氧化装置来产生热量(热水或水蒸汽),该热量(热水或水蒸汽)用来作为回收利用的能量;该热量(热水或水蒸汽)主要用于控制油水分离时温度高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时高温所消耗的能量,和用于控制水解酸化过程需要保持一定温度时所消耗的能量,和用于控制厌氧发酵过程需要保持一定温度时所消耗的能量;既有效地提供了各工艺阶段所需的温度,又实现了热能的自产自用,项目不需外购能源,使资源循环得到利用;
4、为了增强了餐厨垃圾后续厌氧发酵降解过程的稳定性、大大缩短餐厨垃圾的停留时间和提高沼气的产气量,本发明在厌氧发酵处理过程前,对餐厨垃圾特别进行水解酸化;
5、在厌氧发酵处理过程中,根据餐厨垃圾的各种不同条件,自动控制厌氧消化装置内的温度环境,达到厌氧发酵效果最优化
6、本发明厌氧发酵过程快速、高效和稳定性强,产气效率比现有技术提高20%〜40%,比自然厌氧发酵的时间降低几十倍,而获得沼气产量大幅度提高;
7、将分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到水解酸化装置内循环利用,不但解决了水解酸化过程中PH值稳定的问题,也解决了固液分离后沼液处理的问题;
8、整个工艺流程中的发电、供热都得到了循环利用,自身能耗低、产能高;
9、通过本发明对餐厨垃圾的综合处理方法,可杜绝垃圾肉和地沟油等隐患问题。
[0018] 综上所述,本发明综合处理方法能有效地回收餐厨垃圾中可再生利用的资源,减少其对环境资源的占用和污染,获得了良好的经济和社会效益,使资源循环得到了很好的利用。
[0019]【附图说明】
图1是本发明高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法的工艺流程示意图。
[0020]【具体实施方式】
下面结合各附图对本发明作进一步详细说明。
[0021] 参见图1,一种高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,包括如下步骤:
A、预分选:将待处理的餐厨垃圾进行预分选,得到有机物类和非有机物类的餐厨垃圾,非有机物类的餐厨垃圾包括塑料、金属、玻璃和/或打火机。
[0022] 有机物类的餐厨垃圾包括餐饮业的厨余垃圾和/或果蔬垃圾。
[0023] 在步骤A中使用湿式预选系统和磁力金属分离系统将待处理的餐厨垃圾进行预分选,形成有机物和非有机物的分离,其中非有机物类的塑料和/或金属回收利用,而将剩下的非有机物类的餐厨垃圾外运填埋。
[0024] B、破碎处理:将经过步骤A预分选后的有机物类餐厨垃圾再用机械破碎方式,破碎成餐厨垃圾浆液。破碎后的垃圾颗粒大小在I厘米左右。
[0025] 上述步骤A和B为预处理步骤,该预处理步骤保证了餐厨垃圾后续处理及厌氧发酵能稳定和高效进行。餐厨垃圾的组分较复杂,除可生物降解的物料外,还包含很多非有机物类降解物质,如金属、塑料、陶瓷、玻璃和打火机等,这些非有机物类物质如果进入后续的厌氧发酵和有机肥中,势必大大降低厌氧发酵的效率和有机肥的质量;如果这些非有机物类物质进入厌氧消化装置中容易堵塞管道、影响能量和物质传递、减小反应器的有效容积等不良后果,最终导致厌氧消化效率低,甚至造成厌氧反应失败;另外,高固体浓度厌氧发酵过程中,其水解阶段是厌氧反应系列中的限速阶段,厌氧物料破碎程度越高,不但其水解速度越快,而且可有效防止酸的积累和大大提高整个厌氧反应的效率。
[0026] C、油水分离:将步骤B处理后的餐厨垃圾浆液进行油水分离;油脂在餐厨垃圾浆液中以游离态和固态存在;对于餐厨垃圾浆液中的游离态油脂直接采用油水分离的方式,根据水与油脂的密度不同,利用温度的高低变化,实现油脂从水中的分离;对于餐厨垃圾浆液中的固态油脂先采用高温析出的方法,使固态的油脂变为游离态的油脂,再采用油水分离的方式进行分离;分离出来的油脂作为工业原料出售或制取具有经济价值的产品,如生物柴油等。
[0027] 由于餐厨垃圾中油脂的脂肪性质决定了后续的厌氧发酵降解过程十分缓慢,并且容易在反应器内与其它物质形成黏度较大的悬浮物,影响设备的正常运行,因此,本发明设计了油水分离的工艺,并将油脂进行回收处理的环节。
[0028] 在步骤C中采用油水分离时温度的高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时的高温由下面步骤匕沼气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)来控制,也就是说步骤FJS气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)有一部分用来作为步骤C中油水分离时温度控制的能量。
[0029] D、水解酸化:将步骤C经油水分离的餐厨垃圾浆液输送至水解酸化装置内进行水解酸化,在所述餐厨垃圾浆液水解酸化过程中创造出并控制最适宜水解酸化菌发挥活性的环境条件,即水解酸化过程的温度控制为30°C〜35°C,水解酸化过程的pH值控制在5.2〜
6.3。
[0030] 由于水解酸化过程需要一个比较稳定的弱酸性环境,即水解酸化过程的pH值需要控制在5.2〜6.3,一般水解酸化过程进行的很快,水解酸化装置的反应器内很快就会形成酸性环境,也就是说pH值在降低。尽管水解酸化菌的耐酸性很好,当其环境内的pH值过低时,水解酸化菌仍然会受到抑制,导致降解效果降低,因此在水解酸化过程中水解酸化菌需要一个比较稳定的弱酸性环境;为了保持该弱酸性环境,因此本发明专利申请特意设计了沼液控量回送装置将下面经步骤G分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到步骤D的水解酸化装置内循环利用,就及时解决了水解酸化过程中pH值稳定的问题。
[0031] 在步骤D中水解酸化过程时的温度控制由下面步骤F1沼气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)来控制,也就是说步骤F1沼气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)有一部分用来作为步骤D中水解酸化过程时温度控制的能量。
[0032] 在步骤D中,水解酸化时控制餐厨垃圾浆液的含固率为10%〜15%。
[0033] 水解酸化是整个有机物类餐厨垃圾厌氧降解的开始,在水和水解酸化菌的作用下,有机物在水解酸化装置之反应器内被从大分子水解开,逐渐转变为中小分子的有机酸,同时伴随释放出部分气体。水解酸化阶段产生的有机酸主要是乙酸,丙酸,丁酸等,极易形成过酸性环境从而抑制水解酸化菌的活性,因此本发明专利申请特意设计了沼液控量回送装置将下面步骤I的沼液回送到水解酸化装置内以维持水解酸化阶段的PH值在5.2〜6.3之间。
[0034] 本发明水解酸化过程作用的主要微生物为水解菌和酸化菌,两者均为兼性菌,在微生物分类上属于肠道菌科和产芽孢细菌,特点是繁殖速度快,代谢强度高,单体体积小,可快速与周围环境进行物质交接;水解和产酸进行的很快,很难把它们分开,故统称为水解酸化阶段,其起主要作用的微生物统称为水解酸化菌,本发明所用的水解酸化菌是现有技术,包括产氢产乙酸菌等。
[0035] 在步骤D中,每个所述水解酸化装置每次进料为所述水解酸化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述水解酸化装置内停留时间为10〜15天。每个所述水解酸化装置每天进料的次数根据每天需要处理量的大小来决定,例如一般每个所述水解酸化装置每天进料I〜8次。例如一种含固率为12%餐厨垃圾浆液在水解酸化装置内进行水解酸化,每个水解酸化装置每天进料I次,每次进料为水解酸化装置之反应器容积的8%,停留时间为13天,水解酸化过程的温度控制为33 °C,水解酸化过程的pH值控制在5.8。
[0036] 本发明的餐厨垃圾浆液经水解酸化后,增强了餐厨垃圾浆液后续厌氧发酵降解过程的稳定性,大大缩短餐厨垃圾浆液的停留时间,同时提高了沼气的产气量。
[0037] E、厌氧发酵:将步骤D经水解酸化的餐厨垃圾浆液输送至厌氧消化装置内进行厌氧发酵,厌氧发酵过程的温度控制为55°C〜60°C ;所述餐厨垃圾浆液经厌氧发酵后得到沼气和消化液。厌氧发酵过程的PH值一般控制在6.8〜7.5。
[0038] 在步骤E中厌氧发酵过程时的温度控制由下面步骤F1沼气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)来控制,也就是说步骤F1沼气氧化产热时产生的热量(热水或水蒸汽)有一部分用来作为步骤E中厌氧发酵过程时温度控制的能量。
[0039] 在步骤E中,每个所述厌氧消化装置每次进料为所述厌氧消化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述厌氧消化装置内停留时间为10〜15天。每个所述厌氧消化装置每天进料的次数根据每天需要处理量的大小来决定,例如一般每个所述厌氧消化装置每天进料I〜8次。例如一种含固率为12%餐厨垃圾浆液被输送至厌氧消化装置内进行厌氧发酵,每个厌氧消化装置每天进料I次,每次进料为厌氧消化装置之反应器容积的8%,停留时间为13天,厌氧发酵过程的温度控制为57°C,厌氧发酵过程的pH值控制在7.1。
[0040] 在步骤E中,即在所述厌氧发酵的过程中,还需要随时监测厌氧发酵过程中的各参数,包括温度、PH值、碳氮比、微量元素、沼气产量和沼气中甲烷含量,并根据这些检测数据调整厌氧发酵控制条件以达到稳定高效的消化效率,即根据餐厨垃圾浆液的各种不同条件,自动控制该厌氧消化装置内的厌氧环境,使厌氧发酵效果最优化。
[0041] 本发明厌氧发酵过程产沼气所用的厌氧菌是现有技术,包括嗜热甲烷杆菌和/或索氏甲烷丝菌。
[0042] 本发明餐厨垃圾的水解酸化过程有水解酸化菌类参与,由于水解酸化的水解酸化菌发挥最佳活性的环境条件与厌氧发酵时的厌氧菌发挥最佳活性的环境条件有较大差别,因此为实现最佳的降解效果,本发明申请特意将水解酸化的过程与厌氧发酵的过程分别独立进行,分为两相发酵过程,避免出现其它单相工艺容易出现的反应器内酸化,导致整个厌氧降解过程受到抑制的不利情况,最大限度的保证厌氧发酵过程的稳定性,同时也提高了产气效果,增加收益。
[0043] 水解酸化和厌氧发酵的两相发酵过程设置在两个独立的反应器内进行,各反应器壁上设有热水循环系统。水解酸化阶段与厌氧发酵的产甲烷阶段分别放在这两个独立的反应器内进行,独立的反应器系统可以同时满足不同菌类的最适宜生长环境条件,充分利用本发明专利申请的下面步骤匕沼气氧化产热和温度回馈控制系统可有效实现这两个反应器分别得到最适宜的环境温度,增强了厌氧降解过程的稳定性,大大缩短餐厨垃圾的停留时间,同时提高了沼气的产气量。其中水解酸化阶段温度控制在:中温30°C〜35°C,厌氧发酵的产甲烷阶段温度控制在:高温55°C〜60°C。本发明方法可大大缩短餐厨垃圾的停留时间,提闻效率,同时也提闻了沼气的广气量,本发明的广气效率比现有技术提闻约20%〜 40%。
[0044] 本发明的水解酸化装置之反应器和厌氧消化装置之反应器可采用申请号为“201320193956.9”,申请日为2013年4月17日,授权公告号为“CN 203159606 U”,授权公告日为2013年8月28日,名称为“恒温厌氧处理池”的实用新型专利中所描述的结构,也可采用其它现有技术厌氧消化装置之反应器的结构,在此不再赘述。
[0045] F1、沼气氧化产热:将步骤E产生的一部分沼气通过氧化装置来产生热量,该热量用来作为回收利用的能量,该步骤产生的热量一部分用于维持本步骤的氧化反应和另一部分用于本发明综合处理方法需要能量的其它各步骤中。在本发明综合处理方法中,该步骤产生的热量另一部分用于控制步骤C油水分离时温度高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时高温所消耗的能量,和用于控制步骤D的水解酸化过程需要保持一定温度时所消耗的能量,以及用于控制步骤E的厌氧发酵过程需要保持一定温度时所消耗的能量。
[0046] 该步骤的氧化装置将在沼气氧化产热过程中生产热水或水蒸汽等热量。该步骤的氧化装置包括逆流式固定氧化床和控制系统,其工作原理是:先创造沼气氧化反应的环境,一般温度高于800摄氏度,如温度为1000摄氏度;然后把产生的沼气引入氧化床,氧化反应后制取热量(热水或水蒸汽),其中热量(热水或水蒸汽)的一部分用于维持氧化反应和另一部分用于本发明综合处理方法需要能量的其它各步骤中。
[0047] 本步骤的氧化装置的具体结构可以参见煤矿技术领域中申请号为“200620081956.X”,申请日为2006年3月14日,授权公告号为“CN 2905204 Y”,授权公告日为2007年5月30日,名称为“煤矿乏风甲烷氧化装置”的实用新型专利;只不过是该“煤矿乏风甲烷氧化装置”的实用新型专利中的原料是“乏风”,而本步骤的氧化装置的原料是“沼气”,因此只需将该“煤矿乏风甲烷氧化装置”实用新型专利中的“煤矿乏风”和/或“乏风”全部替换成本步骤的“沼气”就可以了 ;而且本发明回收利用餐厨垃圾所产生的“沼气”中之甲烷的含量比“煤矿乏风”中甲烷的含量高很多,产热效果更理想。
[0048] 本步骤产生的热量(热水或水蒸汽)另一部分将通过温度回馈控制系统,如油水分离温度控制装置、水解酸化装置的反应器温度控制装置和厌氧消化装置的反应器温度控制装置等提供各工艺阶段所需的温度,可通过温度探头测温,闭环控制热水泵量来实现,实现本步骤产生的热能自产自用,不需外购能源,减少对传统石化燃料的消耗。
[0049] F2、沼气净化后用作发电或供气:将步骤E产生的另一部分沼气经沼气净化系统处理,使其满足沼气发电机组或城市燃气管网的用气要求,提供绿色清洁的能源。
[0050] 如所述沼气经脱硫塔的初步处理,去除该沼气中的H2S杂质,初步处理后的所述沼气再经过冷凝、旋风分离和除尘过滤器等设备冷却、脱水和净化处理后,使其满足沼气发电机组和城市燃气管网的用气要求。
[0051] G、固液分离:将步骤E产生的消化液泵入离心机,将固体物质和液体物质分离出来,产生沼渣和沼液。
[0052] H、沼渣制肥:经步骤G分离出来的沼渣通风堆放使其含水量降至60%及以下,然后进行5〜7天的好氧堆肥可得到符合《城镇垃圾农用控制标准》(GB8172-1987)的堆肥产品,用作有机肥,可广泛应用于农业、林业、水果蔬菜种植业、市政园林、沙化土壤改良、重金属污染土壤治理后恢复等多个领域。
[0053] 1、沼液回送:经步骤G分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到步骤D的水解酸化装置内循环利用,不但解决了水解酸化过程中pH值稳定的问题,也解决了步骤G固液分离后沼液处理的问题,实现了场内物质循环利用。同时使用回流水也可补充部分养料及稀有金属供给厌氧发酵过程中的厌氧菌使用,避免菌类因营养缺乏引起的活性下降甚至死亡。
[0054] 在步骤I之后,还包括步骤J,就是,沼液沉淀物回送:将步骤I之沼液回送的沼液池内沉淀的沼液沉淀物输送到步骤H中与沼渣一起制肥。
[0055] 本发明的油水分离过程中的温度控制可采用“油水分离温度控制装置”来控制;本发明的水解酸化过程中的温度控制可采用“水解酸化装置的反应器温度控制装置”来控制;本发明的厌氧发酵过程中的温度控制可采用“厌氧消化装置的反应器温度控制装置”来控制。而“油水分离温度控制装置”、“水解酸化装置的反应器温度控制装置”和“厌氧消化装置的反应器温度控制装置”实际就是“温度控制装置”,主要是为了区分,以及各个装置内的温度控制的范围不一样,就用三个不一样的名称。而“温度控制装置”是现有技术,是非常成熟的一种技术;例如本发明所说的“油水分离温度控制装置”、“水解酸化装置的反应器温度控制装置”和“厌氧消化装置的反应器温度控制装置”之具体结构可以参见申请号为“201320193909.4”,申请日为2013年4月17日,授权公告号为“CN 203163284 U”,授权公告日为2013年8月28日,名称为“用于中恒温厌氧反应的温水循环装置”的实用新型专利,只不过是该实用新型专利中的发酵池分别对应地换成本发明油水分离过程中的油水分离装置之反应器、水解酸化过程中的水解酸化装置之反应器和厌氧发酵过程中的厌氧消化装置之反应器。还有假如本发明将沼气氧化产热时产生的一部分热量(热水或水蒸汽)输送到所述“油水分离温度控制装置”、“水解酸化装置的反应器温度控制装置”和“厌氧消化装置的反应器温度控制装置”来作为各该温度控制装置的能量来源,则可不用申请号为“201320193909.4”的实用新型专利中的发热单元和储水箱,因为此时的热水由本发明沼气氧化产热时氧化装置内产生的一部分热量(热水或水蒸汽)通过各热交换管道直接来供应,可采用闭环热交换管道连续不断地供应,同时各热交换管道上设有分别由控制单元自动控制的各阀门开关;传感器若发现温度低于设定值,则控制单元通过控制对应的阀门开关来控制热水的流量(增加每水钟热水的流量)来使温度上升而达到设定值,传感器若发现温度高于设定值,则控制单元通过控制对应的阀门开关来控制热水的流量(减少每水钟热水的流量)来使温度下降而达到设定值。
[0056] 在当前我国能源供应日趋紧张的时期,寻求新能源迫在眉睫,本发明通过恰当的餐厨垃圾综合处理方法,释放出蕴藏在餐厨垃圾中的能量,使其转化为电能和热能,来作为常规能源的有效补充。
[0057] 以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于包括如下步骤: A、预分选:将待处理的餐厨垃圾进行预分选,得到有机物类和非有机物类的餐厨垃圾,非有机物类的餐厨垃圾包括塑料、金属、玻璃和/或打火机; B、破碎处理:将经过步骤A预分选后的有机物类餐厨垃圾再用机械破碎方式,破碎成餐厨垃圾浆液; C、油水分离:将步骤B处理后的餐厨垃圾浆液进行油水分离;油脂在餐厨垃圾浆液中以游离态和固态存在;对于餐厨垃圾浆液中的游离态油脂直接采用油水分离的方式,根据水与油脂的密度不同,利用温度的高低变化,实现油脂从水中的分离;对于餐厨垃圾浆液中的固态油脂先采用高温析出的方法,使固态的油脂变为游离态的油脂,再采用油水分离的方式进行分离;分离出来的油脂作为工业原料出售或制取具有经济价值的产品; D、水解酸化:将步骤C经油水分离的餐厨垃圾浆液输送至水解酸化装置内进行水解酸化,在所述餐厨垃圾浆液水解酸化过程中创造出并控制最适宜水解酸化菌发挥活性的环境条件,即水解酸化过程的温度控制为30°C〜35°C,水解酸化过程的pH值控制在5.2〜6.3 ; E、厌氧发酵:将步骤D经水解酸化的餐厨垃圾浆液输送至厌氧消化装置内进行厌氧发酵,厌氧发酵过程的温度控制为55°C〜60°C ;所述餐厨垃圾浆液经厌氧发酵后得到沼气和消化液; F1、沼气氧化产热:将步骤E产生的一部分沼气通过氧化装置来产生热量,该热量用来作为回收利用的能量; F2、沼气净化后用作发电或供气:将步骤E产生的另一部分沼气经沼气净化系统处理,使其满足沼气发电机组或城市燃气管网的用气要求; G、固液分离:将步骤E产生的消化液泵入离心机,将固体物质和液体物质分离出来,产生沼渣和沼液; H、沼渣制肥:经步骤G分离出来的沼渣通风堆放使其含水量降至60%及以下,用作有机肥; 1、沼液回送:经步骤G分离出来的沼液通过沼液控量回送装置控量后回送到步骤D的水解酸化装置内循环利用,不但解决了水解酸化过程中PH值稳定的问题,也解决了步骤G固液分离后沼液处理的问题。
2.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤A中使用湿式预选系统和磁力金属分离系统将待处理的餐厨垃圾进行预分选,形成有机物和非有机物的分离,其中非有机物类的塑料和/或金属回收利用,而将剩下的非有机物类的餐厨垃圾外运填埋。
3.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤C中采用油水分离时温度的高低变化和使固态油脂变为游离态油脂时的高温由步骤F1沼气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤?1沼气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤C中油水分离时温度控制的能量。
4.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤D中水解酸化过程时的温度控制由步骤FJS气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤匕沼气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤D中水解酸化过程时温度控制的能量。
5.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤D中,水解酸化时控制餐厨垃圾浆液的含固率为10%〜15%。
6.根据权利要求1、4或5之任一项所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤D中,每个所述水解酸化装置每次进料为所述水解酸化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述水解酸化装置内停留时间为10〜15天。
7.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤E中厌氧发酵过程时的温度控制由步骤匕沼气氧化产热时产生的热量来控制,也就是说步骤匕沼气氧化产热时产生的热量有一部分用来作为步骤E中厌氧发酵过程时温度控制的能量。
8.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤E中,每个所述厌氧消化装置每次进料为所述厌氧消化装置之反应器容积的7%〜10%,在所述厌氧消化装置内停留时间为10〜15天。
9.根据权利要求1、7或8之任一项所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤E中,还需要随时监测厌氧发酵过程中的各参数,包括温度、pH值、碳氮比、微量元素、沼气产量和沼气中甲烷含量,并根据这些检测数据调整厌氧发酵控制条件以达到稳定高效的消化效率。
10.根据权利要求1所述的高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法,其特征在于: 在步骤I之后,还包括步骤J,就是,沼液沉淀物回送:将步骤I之沼液回送的沼液池内沉淀的沼液沉淀物输送到步骤H中与沼渣一起制肥。
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